DE102019202447A1 - Transmission shaft, transmission and automotive powertrain - Google Patents
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Abstract
Welle (W) für ein Kraftfahrzeuggetriebe (G), wobei die Welle (W) mehrere axial ausgerichtete Bohrungen (B1, B2, B3, B4, B1RS, B_SE2, B_SE5) aufweist, welche zur Führung von Fluid innerhalb der Welle (W) vorgesehen sind, wobei die Welle (W) einen ersten, zweiten und dritten axialen Abschnitt (W1, W2, W3) aufweist, wobei eine räumliche Anordnung von zumindest einer der Bohrungen (B2; B1), welche zumindest abschnittsweise im ersten Abschnitt (W1) und radial beabstandet von einer Drehachse (WA) der Welle (W) angeordnet ist, deckungsgleich mit einer räumlichen Anordnung von zumindest einer anderen der Bohrungen (B1RS; B_SE5) angeordnet ist, welche zumindest abschnittsweise im dritten Abschnitt (W3) angeordnet ist, sowie Getriebe (G) mit einer solchen Welle (W), sowie Antriebsstrang mit einem solchen Getriebe (G). Shaft (W) for a motor vehicle transmission (G), the shaft (W) having several axially aligned bores (B1, B2, B3, B4, B1RS, B_SE2, B_SE5) which are provided for guiding fluid within the shaft (W) are, the shaft (W) having a first, second and third axial section (W1, W2, W3), with a spatial arrangement of at least one of the bores (B2; B1), which at least in sections in the first section (W1) and is arranged radially spaced from an axis of rotation (WA) of the shaft (W), is arranged congruently with a spatial arrangement of at least one other of the bores (B1RS; B_SE5), which is arranged at least in sections in the third section (W3), as well as gears ( G) with such a shaft (W), as well as the drive train with such a gear (G).
Description
Die Erfindung betrifft eine Welle für ein Kraftfahrzeuggetriebe, ein Getriebe für ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Welle, sowie einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Getriebe.The invention relates to a shaft for a motor vehicle transmission, a transmission for a motor vehicle with such a shaft, and a drive train for a motor vehicle with such a transmission.
Im Stand der Technik ist es für Kraftfahrzeuggetriebe bekannt, Hydraulikfluid zu Elementen des Getriebes über in einer Getriebewelle verlaufende Bohrungen zuzuführen. So beschreibt die
Bei einer solchen Konstruktion ist es wesentlich, dass die Welle trotz der Bohrungen noch eine ausreichende Festigkeit aufweist. Ein Außendurchmesser der Welle soll dabei möglichst gering gehalten werden, um den Durchmesser der Wellenlager und von an der Welle angreifenden Dichtelementen gering zu halten. Zudem muss beachtet werden, dass in den Bohrungen verschieden hohe Drücke wirken können. Ist die Wandstärke zwischen den Bohrungen zu gering, so kann es im Betrieb zu Durchbrüchen zwischen den Bohrungen, und somit zu hydraulischen Kurzschlüssen kommen. Dabei sind die Toleranzen beim Herstellen der Bohrungen zu berücksichtigen, da besonders bei verhältnismäßig tiefen Bohrungen eine Schieflage der Bohrachse die Wandstärke zwischen den Bohrungen erheblich reduzieren kann.With such a construction it is essential that the shaft still has sufficient strength despite the bores. An outer diameter of the shaft should be kept as small as possible in order to keep the diameter of the shaft bearings and of the sealing elements acting on the shaft small. It must also be noted that different pressures can act in the bores. If the wall thickness between the bores is too small, breakthroughs between the bores and thus hydraulic short circuits can occur during operation. The tolerances when producing the bores must be taken into account here, since a misalignment of the drilling axis can considerably reduce the wall thickness between the bores, particularly with relatively deep bores.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung eine Welle bereitzustellen, welche sich durch eine hohe Sicherheit gegen hydraulische Kurzschlüsse auszeichnet.It is therefore the object of the invention to provide a shaft which is characterized by a high level of security against hydraulic short circuits.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung sowie aus den Figuren.The object is achieved by the features of claim 1. Advantageous embodiments result from the subclaims, the description and the figures.
Es wird eine Welle für ein Kraftfahrzeuggetriebe vorgeschlagen, welche mehrere axiale Bohrungen aufweist. Unter einer axialen Bohrung wird hierbei verstanden, dass die Achse einer solchen axialen Bohrung achsparallel oder koaxial zur Drehachse der Welle ausgerichtet ist. Die Bohrungen sind in der Querschnittsfläche der Welle verteilt, und dienen zur Führung von Fluid innerhalb der Welle.A shaft for a motor vehicle transmission is proposed which has a plurality of axial bores. An axial bore is understood here to mean that the axis of such an axial bore is aligned axially parallel or coaxially to the axis of rotation of the shaft. The bores are distributed in the cross-sectional area of the shaft and are used to guide fluid within the shaft.
Die Welle weist einen ersten, einen zweiten und einen dritten axialen Abschnitt auf. Der zweite Abschnitt ist axial zwischen dem ersten und dritten Abschnitt angeordnet. In anderen Worten befindet sich der zweite Abschnitt räumlich zwischen dem ersten und dem dritten Abschnitt. Eine Fluidzufuhr zu den Bohrungen erfolgt im zweiten Abschnitt. In diesem zweiten Abschnitt kann die Welle beispielsweise radiale Bohrungen aufweisen, durch die Fluid ausgehend vom Außendurchmesser der Welle zu den verschiedenen axialen Bohrungen gelangen kann. Ein Fluidaustritt aus den Bohrungen erfolgt im ersten und dritten Abschnitt. Dazu kann die Welle im ersten und dritten Abschnitt radiale Bohrungen aufweisen, durch die Fluid aus den axialen Bohrungen zum Außendurchmesser der Welle gelangen kann. Alternativ oder ergänzend dazu kann Fluid an den axialen Enden der Wellen austreten.The shaft has first, second and third axial sections. The second section is disposed axially between the first and third sections. In other words, the second section is spatially located between the first and third sections. Fluid is supplied to the bores in the second section. In this second section, the shaft can have radial bores, for example, through which fluid can reach the various axial bores, starting from the outer diameter of the shaft. Fluid emerges from the bores in the first and third sections. For this purpose, the shaft can have radial bores in the first and third sections, through which fluid can pass from the axial bores to the outer diameter of the shaft. Alternatively or in addition, fluid can exit at the axial ends of the shafts.
Erfindungsgemäß ist eine räumliche Anordnung von zumindest einer der axialen Bohrungen, welche radial beabstandet von der Drehachse der Welle angeordnet ist, deckungsgleich mit einer räumlichen Anordnung von zumindest einer anderen der axialen Bohrungen. Eine dieser beiden deckungsgleich angeordneten axialen Bohrungen ist abschnittsweise im ersten Abschnitt angeordnet, nicht jedoch im dritten Abschnitt. Die andere dieser beiden deckungsgleich angeordneten Bohrungen ist zumindest abschnittsweise im dritten Abschnitt angeordnet, nicht jedoch im ersten Abschnitt.According to the invention, a spatial arrangement of at least one of the axial bores, which is arranged radially spaced from the axis of rotation of the shaft, is congruent with a spatial arrangement of at least one other of the axial bores. One of these two congruently arranged axial bores is arranged in sections in the first section, but not in the third section. The other of these two congruently arranged bores is arranged at least in sections in the third section, but not in the first section.
Unter einer „deckungsgleichen räumlichen Anordnung“ von zwei Bohrungen wird dabei verstanden, dass die Lage dieser Bohrungen im Querschnitt der Welle gleich ist. A “congruent spatial arrangement” of two bores is understood to mean that the position of these bores in the cross section of the shaft is the same.
Die beiden Bohrungen können den gleichen oder voneinander unterschiedliche Durchmesser aufweisen. Die Achsen dieser beiden Bohrungen sind koaxial zueinander.The two bores can have the same or different diameters. The axes of these two holes are coaxial with one another.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Welle kann das Risiko eines hydraulischen Kurzschlusses zwischen den zwei axialen Bohrungen auf einfache Weise verringert werden.The design of the shaft according to the invention enables the risk of a hydraulic short circuit between the two axial bores to be reduced in a simple manner.
Gemäß einer möglichen Ausgestaltung unterscheidet sich die Anzahl der im ersten Abschnitt der Welle verlaufenden axialen Bohrungen von der Anzahl der im dritten Abschnitt verlaufenden Bohrungen. Beispielsweise können im ersten Abschnitt vier axiale Bohrungen und im dritten Abschnitt drei axiale Bohrungen angeordnet sein. Denn die erfindungsgemäße Lösung ist besonders für Wellen mit einer hohen Anzahl an axialen Bohrungen von Vorteil, da hier das Risiko eines hydraulischen Kurzschlusses besonders groß ist.According to one possible embodiment, the number of axial bores running in the first section of the shaft differs from the number of bores running in the third section. For example, four axial bores can be arranged in the first section and three axial bores can be arranged in the third section. Because the solution according to the invention is particularly advantageous for shafts with a large number of axial bores, since the risk of a hydraulic short circuit is particularly high here.
Vorzugsweise sind sowohl die im ersten Abschnitt als auch die im dritten Abschnitt verlaufenden axialen Bohrungen gleichmäßig im Querschnitt der Welle verteilt. Eine derartige gleichmäßige Anordnung der axialen Bohrungen begünstigt eine hohe mechanische Festigkeit der Welle.Preferably, both the axial bores running in the first section and the third section are distributed uniformly in the cross section of the shaft. Such a uniform arrangement of the axial bores favors a high mechanical strength of the shaft.
Gemäß einer möglichen alternativen Ausgestaltung verlaufen im ersten Abschnitt und im dritten Abschnitt jeweils genau zwei der axialen Bohrungen, welche räumlich deckungsgleich angeordnet sind. Gemäß einer möglichen weiteren alternativen Ausgestaltung verlaufen im ersten Abschnitt und im dritten Abschnitt jeweils genau drei der axialen Bohrungen, welche räumlich deckungsgleich angeordnet sind. Da die erfindungsgemäße Lösung besonders für Wellen mit einer hohen Anzahl an axialen Bohrungen von Vorteil ist, eignet sich die vorgeschlagene Welle besonders für diese alternativen Ausgestaltungen.According to a possible alternative embodiment, exactly two of the axial bores, which are spatially congruent, run in the first section and in the third section. According to a possible further alternative embodiment, exactly three of the axial bores, which are spatially congruent, run in the first section and in the third section. Since the solution according to the invention is particularly advantageous for shafts with a large number of axial bores, the proposed shaft is particularly suitable for these alternative configurations.
Die Welle kann vorzugsweise Bestandteil eines Getriebes für ein Kraftfahrzeug sein. Beispielsweise kann die Welle eine Antriebswelle des Getriebes bilden.The shaft can preferably be part of a transmission for a motor vehicle. For example, the shaft can form a drive shaft of the transmission.
Das Getriebe mit der Welle kann vorzugsweise einen hydrodynamischen Drehmomentwandler mit einer hydraulisch betätigbaren Überbrückungskupplung sowie mehrere hydraulisch betätigbare Schaltelemente aufweisen. Durch selektive Betätigung der Schaltelemente wird eine Gangbildung des Getriebes gesteuert. Eine Fluidzufuhr zum Drehmomentwandler und/oder zur Betätigung der Überbrückungskupplung erfolgt durch eine der axialen Bohrungen der Welle, welche im ersten Abschnitt der Welle angeordnet ist. Ist der Drehmomentwandler als ein sogenannter Zweileitungswandler ausgeführt, so erfolgt die Betätigung der Überbrückungskupplung über die Fluidzufuhr zum Drehmomentwandler. Ist der Drehmomentwandler als ein sogenannter Dreileitungswandler ausgeführt, so ist vorzugsweise eine Bohrung zur Zufuhr von Fluid zum Drehmomentwandler und eine eigene Bohrung zur Zufuhr von Fluid zur Überbrückungskupplung-Betätigung vorgesehen. Eine Fluidzufuhr zur Betätigung von zumindest einem der Schaltelemente erfolgt vorzugsweise durch eine der axialen Bohrungen, welche im dritten Abschnitt der Welle angeordnet ist. Eine solche Lösung bietet den Vorteil, dass die Fluidzufuhr zu Drehmomentwandler und/oder Überbrückungskupplung-Betätigung und zur Betätigung von zumindest einem der Schaltelemente zentral am zweiten Abschnitt der Welle erfolgen kann. Daher kann beispielsweise ein eigener Fluidzuführkanal an einem vorderen Lagerschild des Getriebes entfallen.The transmission with the shaft can preferably have a hydrodynamic torque converter with a hydraulically actuatable lockup clutch and a plurality of hydraulically actuatable shifting elements. A gear formation of the transmission is controlled by selective actuation of the shift elements. Fluid is supplied to the torque converter and / or to actuate the lock-up clutch through one of the axial bores of the shaft, which is arranged in the first section of the shaft. If the torque converter is designed as a so-called two-line converter, the lock-up clutch is actuated via the fluid supply to the torque converter. If the torque converter is designed as a so-called three-line converter, a bore for supplying fluid to the torque converter and a separate bore for supplying fluid to actuate the lock-up clutch are preferably provided. A fluid supply for actuating at least one of the switching elements is preferably carried out through one of the axial bores, which is arranged in the third section of the shaft. Such a solution offers the advantage that the fluid can be supplied to the torque converter and / or the lock-up clutch actuation and to actuate at least one of the switching elements centrally on the second section of the shaft. Therefore, for example, a separate fluid supply channel on a front bearing plate of the transmission can be omitted.
Vorzugsweise weist das Getriebe ferner eine hydraulisch betätigbare Trennkupplung auf, welche funktional zwischen einer Eingangsnabe des Getriebes und dem Drehmomentwandler angeordnet ist. Eine Fluidzufuhr zur Betätigung der Trennkupplung erfolgt bevorzugt durch eine der axialen Bohrungen der Welle, welche im ersten Abschnitt angeordnet ist. Auch diese Lösung bietet den Vorteil, dass ein eigener Fluidzuführkanal zur Trennkupplungs-Betätigung an einem vorderen Lagerschild des Getriebes entfallen kann.The transmission preferably also has a hydraulically actuated separating clutch which is functionally arranged between an input hub of the transmission and the torque converter. A fluid supply for actuating the separating clutch is preferably carried out through one of the axial bores of the shaft, which is arranged in the first section. This solution also offers the advantage that a separate fluid supply channel for actuating the separating clutch on a front bearing plate of the transmission can be omitted.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung dient eine der axialen Bohrungen, welche im ersten Abschnitt der Welle angeordnet ist, zur Schmierölzufuhr zu Elementen des Getriebes. Eine weitere der axialen Bohrungen, welche im dritten Abschnitt der Welle angeordnet ist, dient ebenso zur Schmierölzufuhr zu Elementen des Getriebes. Die Getriebeelemente umfassen beispielsweise Verzahnungen, Wälzlager, Gleitlager, Anlaufscheiben oder Schwingungsdämpfer.According to a preferred embodiment, one of the axial bores, which is arranged in the first section of the shaft, serves to supply lubricating oil to elements of the transmission. Another of the axial bores, which is arranged in the third section of the shaft, also serves to supply lubricating oil to elements of the transmission. The transmission elements include, for example, toothing, roller bearings, slide bearings, thrust washers or vibration dampers.
Das Getriebe gemäß einem der oben beschriebenen Ausführungen kann Bestandteil eines Antriebsstrangs für ein Kraftfahrzeug sein.The transmission according to one of the embodiments described above can be part of a drive train for a motor vehicle.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachfolgend anhand der beigefügten Figuren detailliert beschrieben. Es zeigen:
-
1a eine vereinfachte Darstellung eines Kraftfahrzeug- Antriebsstrangs mit einem Getriebe; -
1b einen reduzierte Darstellung des Getriebes gemäß1a ; -
2 und3 je eine vereinfachte Schnittansicht eines Getriebes gemäß einem ersten möglichen Ausführungsbeispiel; -
4 eine vereinfachte Schnittansicht eines Abschnitts eines Getriebes gemäß einem zweiten möglichen Ausführungsbeispiel; -
5a bis5c je einen Querschnitt einer Welle des Getriebes gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel. -
6 eine vereinfachte Schnittansicht eines Abschnitts eines Getriebes gemäß einem dritten möglichen Ausführungsbeispiel; -
7a und7b je einen Querschnitt einer Welle des Getriebes gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel; -
8 eine vereinfachte Schnittansicht eines Abschnitts eines Getriebes gemäß einem vierten möglichen Ausführungsbeispiel; -
9a und9b je einen Querschnitt einer Welle des Getriebes gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel;
-
1a a simplified representation of a motor vehicle drive train with a transmission; -
1b a reduced representation of the transmission according to1a ; -
2 and3 each a simplified sectional view of a transmission according to a first possible embodiment; -
4th a simplified sectional view of a portion of a transmission according to a second possible embodiment; -
5a to5c each a cross section of a shaft of the transmission according to the second embodiment. -
6th a simplified sectional view of a portion of a transmission according to a third possible embodiment; -
7a and7b each a cross section of a shaft of the transmission according to the third embodiment; -
8th a simplified sectional view of a portion of a transmission according to a fourth possible embodiment; -
9a and9b each a cross section of a shaft of the transmission according to the fourth embodiment;
Das Getriebe
Das Getriebe
Mittels des Getriebes
Die Trennkupplung
In
Durch die Bohrung
Die axiale Bohrung
Deckungsgleich mit der axialen Bohrung
Die Ölzufuhr zur Bohrung
Die Ölzufuhr zur Bohrung
Die Ölzufuhr zu den Bohrungen
Über den Ölkanal
Die Bohrung
Das in die Bohrung
Das über eine Bohrung
Das in den ringförmigen Spalt
Das über eine Bohrung
Im in
Der Ölkanal
Im in
Der Ölkanal
Im in
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- VMVM
- VerbrennungsmotorInternal combustion engine
- GG
- Getriebetransmission
- ANON
- EingangsnabeInput hub
- ABFROM
- AusgangswelleOutput shaft
- GGGG
- Gehäusecasing
- ZPZP
- GehäuseplatteHousing plate
- ZP1ZP1
- ÖlkanalOil channel
- ZP2ZP2
- ÖlkanalOil channel
- ZP3ZP3
- ÖlkanalOil channel
- ZP4ZP4
- ÖlkanalOil channel
- ZP_SE2ZP_SE2
- ÖlkanalOil channel
- ZP_SE5ZP_SE5
- ÖlkanalOil channel
- ZP1aZP1a
- ÖlkanalOil channel
- ZP2aZP2a
- ÖlkanalOil channel
- ZP3aZP3a
- ÖlkanalOil channel
- ZP4aZP4a
- ÖlkanalOil channel
- ZP5aZP5a
- ÖlkanalOil channel
- ZP6aZP6a
- ÖlkanalOil channel
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- Erster Abschnitt der WelleFirst section of the wave
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- Bohrungdrilling
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- Bohrungdrilling
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- Bohrungdrilling
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- Bohrungdrilling
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- VerschlussClasp
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
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